Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути

Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути

Реферат

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к области обеспечения безопасного движения средств железнодорожного транспорта, и может быть использовано для обеспечения безаварийного прохождения средствами железнодорожного транспорта мест, в которых на рельсовом пути могут находиться посторонние предметы или путь может быть поврежден.

Известно (SU, авторское свидетельство 510402 В61L 29/00, 1974) устройство для обнаружения объекта в зоне железнодорожного переезда, содержащее передатчик шумового высокочастотного сигнала СВЧ-диапазона, приемник, подключенный блок сравнения к блоку управления заградительной сигнализацией и элемент опорного сигнала.

Недостатком известного устройства следует признать принципиальную невозможность контроля целостности железнодорожного пути, а также отсутствие возможности передачи машинисту приближающегося железнодорожного средства информации о состоянии переезда.

Известно также устройство (Jp, патент 49-33442, В61L 29/00, 1967) для обнаружения препятствия на железнодорожном переезде, содержащее задающий генератор синусоидальных колебаний, соединенный с приемным блоком через триггер и ограничитель, вход которого через полосно-пропускающий фильтр соединен с одной диагональю измерительного моста, в одно плечо которого включен контрольный шлейф, охватывающий зону переезда, а другая диагональ измерительного моста соединена с задающим генератором.

Недостатком известного устройства следует признать принципиальную невозможность контроля целостности железнодорожного пути, а также отсутствие возможности передачи машинисту приближающегося железнодорожного средства информации о состоянии переезда.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в обеспечении безаварийного движения железнодорожных составов.

Технический результат, получаемый при реализации предложенной системы, состоит в повышении безопасности движения железнодорожных составов за счет полноты контроля состояния железнодорожного пути.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать систему дистанционного контроля состояния железнодорожного пути, характеризуемую наличием видеокамеры, установленной на опоре вблизи железнодорожного пути с возможностью обзора, по меньшей мере, части железнодорожного пути, в зоне повышенной опасности (железнодорожный мост, железнодорожный переезд, область потенциального камнепада или схода лавин, область плавунов), подключенной к беспроводному передатчику видеосигнала, а также установленными на локомотиве приемником видеосигнала, системой спутниковой навигации и монитора, подключенных к электронному блоку контроля и управления, выполненному на базе компьютера, предпочтительно, промышленного, причем зона уверенной передачи видеосигнала от видеокамеры составляет не менее 3 максимальных тормозных путей грузового состава (около 1000 м), а электронный блок управления выполнен с возможностью анализа получаемого изображения области зоны повышенной опасности, а также при наличии предмета на железнодорожном пути или в случае повреждения железнодорожного пути, обеспечить подачу световой и звуковой сигнализации машинисту с выводом на монитор изображения с одновременной записью изображения в память электронного блока с указанием координат, а также выработки автоматического сигнала на торможение поезда.

Из опыта эксплуатации железнодорожного транспорта на конкретной дистанции пути известны места, потенциально опасные для проходящих средств железнодорожного транспорта. Обычно эти места представляют собой железнодорожные переезды, в том числе, и не регулируемые, железнодорожные мосты, зона потенциального камнепада или схода лавин, а также зона плавучих грунтов - плавунов, способных разрушить железнодорожную насыпь. Также примерно известны, в зависимости от времени года и массы железнодорожного состава, величины тормозного пути, в том числе, и при экстренном торможении на грани схода, по меньшей мере, части железнодорожного состава с рельсов. Достаточно известны средства передачи и приема радиосигнала. Обычно в районе железнодорожных переездов мостов и вдоль железнодорожных путей имеются линии электропередач, на столбах которых могут быть установлены видеокамеры, подключенные, как к источнику электрического питания, к линии электропередач. В случае отсутствия подобных линий электропередач, видеокамеры могут быть размещены на любом месте, обеспечивающем обзор потенциально опасной зоны, в том числе, и на дополнительно установленных опорах. В качестве источника электрического питания для видеокамер могут быть использованы, в зависимости от климата, солнечные батареи, ветряные электрогенераторы, аккумуляторные батареи и т.д. Для повышения срока службы видеокамеры она может быть помещена в кожух, предохраняющий ее от механических повреждений и обеспечивающий работу при отрицательных температурах. В частности, при реализации системы могут быть использованы видеокамеры, применяемые государственной автоинспекцией для проверки дорожного движения, при этом блок передачи видеосигнала, входящий в состав видеокамеры, должен содержать усилитель, обеспечивающий передачу сигнала видеокамеры на заранее заданное расстояние, обеспечивающее штатное торможение средства железнодорожного транспорта в случае создания опасной ситуации. Расстояние «по меньшей мере, три величины тормозного пути» гарантированно обеспечит остановку поезда до места потенциального крушения. Сочетание видеокамеры, приемника сигнала от видеокамеры и системы спутниковой навигации позволит внести в память электронного блока управления место нарушения дорожного полотна, что в свою очередь обеспечит точную отметку в памяти электронного блока управления причины и места задержки рейса. Появление на мониторе изображения, транслируемого видеокамерой с места нарушения железнодорожного пути или нахождения на пути постороннего предмета, привлечет внимание машиниста, и, в случае его замедленной по любой причине реакции, одновременно поступившая команда на автоматическое торможение позволит избежать крушения поезда.

Желательно одновременно с видеокамерой устанавливать тепловизионную камеру, также подключенную к радиоканалу. Это позволит контролировать состояние рельсов, даже прикрытых слоем снега, грязи или в полной темноте. Желательно, чтобы электронный блок управления дополнительно был выполнен с возможностью расчета длины тормозного пути и одновременного определения расстояния до места нарушения целостности рельса или постороннего предмета с выводом полученных результатов на монитор. Это позволит машинисту уверенно определить вероятность остановки железнодорожного транспорта до места потенциального крушения. В наиболее предпочтительном варианте желательно, чтобы электронный блок управления дополнительно был выполнен с возможностью сравнения определенных величин (т.е. длины тормозного пути и расстояния до места нарушения целостности рельсов или постороннего предмета) и выработки решения на усиление тормозящего действия при превышении величины предполагаемого тормозного пути над расстоянием от локомотива до места нарушения железнодорожного полотна или нахождения постороннего предмета. Это обеспечит в автоматическом режиме даже при отсутствии управляющего воздействия на локомотив со стороны машиниста своевременную остановку железнодорожного состава. Для обеспечения оперативной передачи информации о нарушении возможности проезда железнодорожного транспорта по дистанции пути желательно, чтобы электронный блок был выполнен с возможностью передачи на ближайшую станцию аварийного сигнала о наличии предмета между рельсами или о нарушении железнодорожного полотна (рельса).

В дальнейшем сущность и преимущества предлагаемой системы дистанционного контроля состояния железнодорожного пути будут показаны на примерах ее реализации.

1. В базовом варианте система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути содержит видеокамеру, установленную на столбе линии электропередач, проходящей параллельно железнодорожному пути, с возможностью обзора регулируемого железнодорожного переезда, подключенную к беспроводному передатчику видеосигнала. На локомотиве установлены приемник видеосигнала, система спутниковой навигации и монитор, подключенные к электронному блоку контроля и управления, выполненному на базе промышленного компьютера. Зона передачи видеосигнала от видеокамеры составляет не менее 3-4 тормозных путей грузового состава, содержащего примерно 40 четырехосных груженых вагонов. Электронный блок управления выполнен с возможностью анализа получаемого изображения области зоны железнодорожного переезда и при наличии предмета между рельсами, или в случае нарушения целостности изображения железнодорожного полотна - подачи светового и звукового сигнала машинисту; записи изображения в память электронного блока одновременно с указанием координат, а также выработки автоматического сигнала на торможение поезда. При вхождении локомотива в зону приема передаваемого от видеокамеры радиосигнала при анализе полученного изображения было установлено наличие на рельсах постороннего предмета. При выводе полученного сигнала (изображения) на монитор машинист установил, что на рельсах находится застрявший автомобиль. Одновременно с выводом изображения на монитор электронный блок управления и контроля включил звуковую и световую сигнализацию машинисту и выдал команду на торможение состава и на запись в память информации о наличии постороннего предмета на рельсовом пути с указанием координат места события, определенных с использованием средства спутниковой навигации. Необходимо отметить, что голосовое сообщение обслуживающего переезд работника, переданное на ближайшую станцию по телефону, было передано по радиоканалу машинисту локомотива только после полной остановки состава.

2. В одном из вариантов система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути содержит установленные на столбе линии электропередач, проходящей параллельно железнодорожному пути, с возможностью обзора зоны схода лавин на железнодорожный путь видеокамеру и тепловизионную камеру, подключенные к беспроводному передатчику радиосигнала. На локомотиве установлены система приема видеосигнала, а также сигнала тепловизионной камеры, система спутниковой навигации и монитор, подключенные к электронному блоку контроля и управления, выполненному на базе промышленного компьютера. Зона передачи видеосигнала от видеокамеры составляет не менее 4 тормозных путей грузового состава, содержащего примерно 45 четырехосных груженых вагонов. Электронный блок управления выполнен с возможностью анализа получаемого изображения области зоны повышенной опасности и в случае наличия предмета между рельсами, передачи изображения в память электронного блока одновременно с указанием координат, а также выработки автоматического сигнала на торможение поезда. Кроме того, указанный электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью расчета длины тормозного пути, одновременного определения расстояния на места нарушения целостности рельса или постороннего предмета, с возможностью сравнения определенных величин и выработки решения на усиление тормозящего действия при превышении величины предполагаемого тормозного пути над расстоянием от локомотива до места нарушения целостности рельса или постороннего предмета на рельсах. Также электронный блок выполнен с возможностью автоматической передачи аварийного сигнала на ближайшую станцию при наличии предмета на рельсах или в случае нарушения целостности хотя бы одного рельса. При вхождении локомотива в зону приема передаваемого от видеокамеры и тепловизионной камеры радиосигнала при сканировании полученного изображения было установлено наличие на рельсах постороннего предмета - остатка снежной лавины. При этом с использованием системы спутниковой навигации было определено место завала железнодорожного пути. Одновременно с выводом изображения на монитор электронный блок управления и контроля выдает команду на торможение состава. Непрерывно определяя расстояние до места завала и величину оставшегося тормозного пути с последующим сравнением полученных величин, электронный блок контроля и управления увеличил тормозное усилие. Одновременно вся информация по радиоканалу автоматически была передана электронным блоком на ближайшую станцию.

3. В том же варианте реализации система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути содержит установленные на столбе линии электропередач, проходящей параллельно железнодорожному пути, с возможностью обзора зоны нерегулируемого железнодорожного переезда видеокамеру и тепловизионную камеру, подключенные к беспроводному передатчику радиосигнала. На локомотиве установлены система приема видеоинформации, а также сигнала тепловизионной камеры, система спутниковой навигации и монитор, подключенные к электронному блоку контроля и управления, выполненному на базе промышленного компьютера. Зона передачи видеосигнала от видеокамеры составляет не менее 3 тормозных путей грузового состава, содержащего примерно 50 четырехосных груженых вагонов. Электронный блок управления выполнен с возможностью сканирования получаемого изображения области зоны нерегулируемого железнодорожного переезда, в случае нарушения целостности изображения железнодорожного пути или при наличии предмета между рельсами, передачи изображения в память электронного блока одновременно с указанием координат нарушения железнодорожного пути или постороннего предмета, а также выработки автоматического сигнала на торможение поезда. Кроме того, указанный электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью расчета длины тормозного пути, одновременного определения расстояния до места нарушения железнодорожного пути или постороннего предмета на путях, с возможностью сравнения определенных величин и выработки решения на усиление тормозящего действия при превышении величины предполагаемого тормозного пути над расстоянием от локомотива до постороннего предмета на рельсах. Также электронный блок выполнен с возможностью автоматической передачи аварийного сигнала на ближайшую станцию в случае нарушения целостности железнодорожного пути или при наличии предмета на рельсах. При вхождении локомотива в зону приема передаваемого от видеокамеры радиосигнала при сканировании полученного изображения было установлено наличие на рельсах постороннего предмета. Одновременно с выводом изображения на монитор для сведения машиниста был подан световой и звуковой сигнал, электронный блок управления и контроля выдал команду на торможение состава.

Использование предлагаемой системы позволяет повысить безопасность движения железнодорожных составов за счет своевременного определения постороннего предмета на рельсах.

1. Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути, характеризуемая наличием установленной на опоре вблизи железнодорожного пути в зоне повышенной опасности видеокамеры, подключенной к беспроводному передатчику видеосигнала, а также установленными на локомотиве приемником видеосигнала, системой спутниковой навигации и монитором, подключенными к электронному блоку контроля и управления, выполненному на базе компьютера, причем зона передачи видеосигнала от видеокамеры составляет не менее 3 тормозных путей грузового состава, а электронный блок управления выполнен с возможностью анализа получаемого изображения области зоны повышенной опасности и при наличии предмета между рельсами или в случае нарушения целостности железнодорожного пути - вывода изображения на монитор и передачи изображения в память электронного блока, одновременно с указанием координат нарушения железнодорожного пути или постороннего предмета, а также выработки автоматического сигнала на торможение поезда.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что одновременно с видеокамерой установлена тепловизионная камера, также подключенная к радиоканалу.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что сигнал тепловизионной камеры имеет приоритет относительно сигнала видеокамеры для электронного блока управления.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью расчета длины тормозного пути и одновременного определения расстояния до места нарушения целостности рельса или постороннего предмета.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью сравнения величин тормозного пути и расстояния до места нарушения целостности рельса или постороннего предмета и выработки решения на усиление тормозящего действия при превышении величины предполагаемого тормозного пути над расстоянием от локомотива до места нарушения железнодорожного пути или постороннего предмета на рельсах.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок выполнен с возможностью передачи аварийного сигнала на ближайшую станцию в случае нарушения целостности железнодорожного пути или при наличии предмета на рельсах.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что зона повышенной опасности представляет собой железнодорожный мост, железнодорожный переезд, область потенциального камнепада или схода лавин, область плавунов.